中职数控机床电气控制电子教案.docx

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中职数控机床电气控制电子教案

芜湖职业教育中心

教师学期授课计划

课程名称数控机床电气控制

任教班级数控

教研室数控

教师姓名王维

课时计划

授课班级

授课时间

课型

新授课

第1、2课时

课题

模块一数控机床电气控制概括

教学方法

讲授法演示法

教学目标

认知

理解数控机床加工过程及特点

技能

培养学生对数控机床的认知能力

情感

对学生进行专业思想教育

教

材分析

重点

数控机床加工过程

难点

如何理解数控机床的特点

关键

结合典型实例分析

教具资料

教学环节

教师讲授、指导内容

学生活动

时间

分配

组织教学

导言

新课

练习

新课

练习

小结

作业

实训规章制度与安全教育

模块一数控机床电气控制概括

一、数控机床加工过程及特点

数控机床是由普通机床发展而来的，它集机械、液压、气动、伺服驱动、精

密测量、电气自动控制、计算机控制和网络通信等技术于一体，是一种高效率、

高精度、能保证加工质量、具有一定柔性的生产设备。

1.数控机床加工过程

是按照所编制的加工程序，自动对工件进行加工。

如图1.1所示（第2页）。

数控机床加工过程可概括为：

（1）确定零件的加工工艺过程和参数；

（2）编制的加工程序；

（3）输入加工程序；

（4）数控机床自动进行加工。

如图1.2所示（第2页）。

2.数控机床特点

（1）能完成复杂型面的加工；

（2）提高零件的加工精度和质量；

（3）提高生产效率；

（4）具有柔性；

（5）减轻劳动强度。

二、数控机床电气控制系统组成及工作过程

1.组成

由数控装置（CNC）、进给伺服系统、主轴伺服系统、机床强电柜系统等组成。

（1）数控装置（CNC）是控制核心，它能自动对加工程序进行处理，并输出模拟量和开关量信号。

其中：

模拟量信号送往伺服系统，开关量信号送往机床强电系统。

（2）进给伺服系统由进给伺服装置和进给伺服电机组成，完成各种进给量控制。

（3）主轴伺服系统由主轴伺服装置和主轴电机等组成，完成主轴转速、转向控制。

（4）机床强电柜系统和可编程序控制器PLC

机床强电柜系统由交流接触器等各种低压电器组成，直接控制电动机的运行，完成数控机床的加工过程；

PLC由CNC发出指令后，通过

PLC对机床侧包括强电柜系统进行

各种控制。

2.工作过程

如图所示，从P1点到P2点的圆弧加工，数控机床电气控制系统的工作过程为：

（1）～（6）（见4页）

集中学生的注意力

指导学生看书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考、概述

学生练习

指导学生看书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考、概述

学生练习

1′

28′

16′

28′

16′

1′

板

书

设

计

一、数控机床加工过程及特点

二、数控机床电气控制系统组成及工作过程

教学小结

从课堂回答问题来看，多数学生对数控机床加工过程、电气控制系统组成等知识掌握的较好，个别学生数控机床电气控制系统组成及工作过程还需辅导提高。

课时计划

授课班级

授课时间

课型

新授课

第3、4课时

课题

三、数控机床电气控制系统分类四、数控机床电气控制系统主要性能指标及要求

教学方法

讲授法演示法

教学目标

认知

理解数控机床电气控制系统分类、主要性能指标及要求

技能

培养学生对数控机床电气控制系统的认知能力

情感

对学生进行就业教育

教

材分析

重点

数控机床电气控制系统分类

难点

对数控机床电气控制系统主要性能指标的理解

关键

结合典型实例分析

教具资料

多媒体课件

教学环节

教师讲授、指导内容

学生活动

时间

分配

组织教学

复习

新课

练习

新课

练习

小结

作业

1.数控机床加工过程及特点2.数控机床电气控制系统组成

三、数控机床电气控制系统分类

（一）按运动轨迹分类

1.点位控制系统

刀具沿工件从一个坐标点移动到另一个坐标点。

移动过程中不进行任何切削加工。

有数控钻床、数控镗床和数控冲床等。

如图1.4所示（第5页）。

2.直线控制系统

刀具移动的轨迹是一条直线，在移动过程中可进行切削加工。

有数控车床、数控铣床等。

如图1.5所示（第5页）。

3.轮廓控制系统

能同时控制两个或两个以上坐标轴，实现连续控制。

有数控车床、数控铣床、有数控切割机床、数控加工中心等。

如图所示（第5页）。

（二）按伺服系统分类

1.开环控制系统

没有检测反馈装置，驱动元件是步进电机。

如图1.7所示（第5页）。

2.半闭环控制系统

有检测反馈装置，检测元件安装在电动机或丝杠轴端，通过角位移的测量来间接测量工作台的位置，驱动元件是交直流伺服电机。

其组成如图1.8所示（第6页）。

3.闭环控制系统

有检测反馈装置，检测元件安装在工作台上，直接测量工作台的位置与位移，驱动元件是交直流伺服电机。

其组成如图1.9所示（第6页）。

四、数控机床电气控制系统主要性能指标及要求

（一）数控机床的运动性能指标

1.数控机床的可控轴数和联动轴数

国外最多可达24轴，我国可达6轴（第7页）。

2.主轴转速

目前已普遍达到5000～10000r/min。

3.进给速度

目前国外最多可达15～30m/min，我国可达1,0～150m/min。

4.坐标行程

指数控机床坐标轴X、Y、Z的行程大小即加工零件的大小。

5.刀库容量和换刀时间

中小型加工中心为16～60把刀具；大型加工中心可达100把刀具。

换刀时间

目前国外换刀时为4～5s，我国为10～16s。

（二）数控机床的精度指标

1.定位精度2.重复定位精度3.分辨率

提问学生回答

指导学生看书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考

学生练习

学生练习指导学生看书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考

学生练习

4′

21′

20′

29′

15′

1′

板

书

设

计

一、数控机床加工过程及特点

二、数控机床电气控制系统组成及工作过程

三、数控机床电气控制系统分类

教学小结

通过课堂练习反馈的信息来看，班级学生能基本掌握数控机床电气控制系统分类和主要性能指标等知识，少数学生还需辅导提高。

课时计划

授课班级

授课时间

课型

新授课

第5、6课时

课题

一、万用表简介二、万用表的使用方法

教学方法

讲授法演示法

教学目标

认知

了解万用表的分类、作用和结构，理解万用表的使用方法。

技能

培养学生对万用表的认知能力

情感

对学生进行就业教育

教

材分析

重点

万用表的使用方法

难点

对万用表的刻度尺的理解及读数

关键

结合典型实例分析

教具资料

多媒体课件

教学环节

教师讲授、指导内容

学生活动

时间

分配

组织教学

复习

新课

练习

新课

练习

小结

作业

1.电阻的概念2.电阻串联3.电阻的并联

一、万用表简介

1．演示电工技能实训光盘——万用表的类型

模拟式（指针式）、电子式（数字式）。

模拟式的典型：

MF47型（表头电阻4KΩ、满偏电流50μA）；

电子式的典型：

DT-9208型（31/2位液晶显示）

2．演示电工技能实训光盘——万用表的作用

测量电阻、交直流电压、直流电流。

3．演示电工技能实训光盘——万用表的结构

1）表头

万用表的表头是进行各种测量的公用部分。

表头内部有一个可动的线圈（叫做动圈），它的电阻称为表头的内阻。

动圈处于永久磁铁的磁场中，当动圈通有电流之后会受到磁场力的作用而发生偏转。

固定在动圈上的指针随着动圈一起偏转的角度，与动圈中的电流成正比。

当指针指示到表盘刻度的满标度时，动圈中所通过的电流称为满偏电流。

内阻和满偏电流是表头的两个主要参数。

2）挡位开关

完成不同测量项目和量程的转换。

3）内部主要部件

电池9V（叠层）、1.5V（2号）；熔断器（0.5A）

简述各自作用

二、万用表的使用方法

注意事项：

1.水平放置2.机械调零

3.用完后置于交流最高档（1000V）

4.刻度尺的读数

上数第一个的是电阻刻度尺，要从右向左读，还要乘以倍率；

上数第二个的是电压、电流刻度尺。

对应三组数，要从左向右读。

上数第三个的是三极管电流放大倍数刻度尺。

要从左向右读。

提问学生回答

指导学生看说明书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考

学生练习指导学生看说明书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考

学生练习

4′

21′

20′

29′

15′

1′

板

书

设

计

一、万用表简介

二、万用表的使用方法

教学小结

从课堂提问反馈的信息来看，多数学生对万用表的结构、使用方法等知识掌握的较好，个别学生对刻度尺的读数还需辅导提高。

课时计划

授课班级

授课时间

课型

新授课

第7、8课时

课题

三、用万用表的测电阻

教学方法

讲授法演示法

教学目标

认知

会使用万用表进行电阻的测量。

技能

培养学生使用万用表的技能

情感

对学生进行就业教育

教

材分析

重点

使用万用表进行电阻的测量

难点

对万用表的电阻刻度尺、乘以倍率的理解及读数

关键

结合典型实例分析

教具资料

多媒体课件

教学环节

教师讲授、指导内容

学生活动

时间

分配

组织教学

复习

新课

练习

练习

小结

作业

练习

小结

作业

1.万用表主要构造2.万用表的主要测量项目有哪些？

3.注意事项（水平放置、机械调零、用完后置于交流最高档（1000V））？

二、用万用表测电阻

1.仿真

演示电工技能训光盘——万用表-

电阻测量的仿真

口诀、仿真。

同学在各自的电脑上，演示电工技能

实训光盘，进行万用表-电阻测量的仿真

2.实测

完成下列电阻元器件的测量

（1）滑动变阻器

（2）三个色环电阻

要求记录数据。

色环电阻的读法：

棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、黑。

以四道环为例说明。

将测得的数据与标称值对比，看是否一致。

对存在的误差进行讨论。

完成实习报告

提问学生回答

引导学生边看多媒体课件，边观察、思考

学生练习

指导学生操作

小组学生轮流练习并指导操作

4′

21′

20′

29′

15′

1′

板

书

设

计

二、用万用表测电阻

教学小结

从作业反馈的信息来看，大多数学生能掌握电阻测量方法，个别学生还需辅导提高。

课时计划

授课班级

授课时间

课型

新授课

第9、10课时

课题

三、用万用表测直流电压

教学方法

讲授法演示法

教学目标

认知

会使用万用表进行直流电压的测量。

技能

培养学生使用万用表的技能

情感

对学生进行就业教育

教

材分析

重点

使用万用表进行直流电压的测量

难点

不同挡位应如何读数

关键

恰当的选取刻度尺，使读数快捷、准确，结合典型实例分析

教具资料

多媒体课件

教学环节

教师讲授、指导内容

学生活动

时间

分配

组织教学

复习

新课

练习

练习

小结

作业

1.使用万用表的注意事项（水平放置、机械调零、用完后置于交流最高档（1000V））？

2.简述测量的电阻方法？

三、用万用表测直流电压

1.仿真

演示电工技能训光盘——万用表-

直流电压测量的仿真

口诀、仿真。

注意问题：

选档要合适；

极性要正确。

同学在各自的电脑上，演示电工技能

实训光盘，进行万用表-直流电压测量的仿真

2.实测

在实训台上，完成下列直流电压的测量：

（1）+5V

选档：

直流10V

（2）+24V

选档：

直流50V

要求记录实测数据（不一定正好等）。

将测得的数据与标称值对比，看是否一致。

为什么会有差别？

完成实习报告

提问学生回答

引导学生边看多媒体课件，边观察、思考

学生练习

指导学生操作

小组学生轮流练习并指导操作

4′

21′

20′

29′

15′

1′

板

书

设

计

三、用万用表测直流电压

教学小结

通过课堂练习反馈的信息来看，学生总体上对直流电压测量方法掌握的较

好，个别学生还需辅导提高。

课时计划

授课班级

授课时间

课型

新授课

第11、12课时

课题

三、用万用表测交流电压

教学方法

讲授法演示法

教学目标

认知

会使用万用表进行交流电压的测量。

技能

培养学生使用万用表的技能

情感

对学生进行就业教育

教

材分析

重点

使用万用表进行交流电压的测量

难点

不同挡位应如何读数

关键

恰当的选取刻度尺，使读数快捷、准确，结合典型实例分析

教具资料

多媒体课件

教学环节

教师讲授、指导内容

学生活动

时间

分配

组织教学

复习

新课

练习

练习

小结

作业

1.使用万用表的注意事项（水平放置、机械调零、用完后置于交流最高档（1000V））？

2.简述测量的电阻方法？

三、用万用表测交流电压

1.仿真

演示电工技能训光盘——万用表-

直流电压测量的仿真

口诀、仿真。

注意问题：

选档要合适；极性要正确。

同学在各自的电脑上，演示电工技能

实训光盘，进行万用表-交流电压测量的仿真

2.实测

在实训台上，完成下列交流电压的测量：

（1）一条相线与中性线之间的电压（约220V）

选档：

交流250V，共有三个数据。

（2）两条相线之间的电压（约380V），共有三个数据。

选档：

交流500V

要求记录实测数据（不一定正好等）。

将测得的数据与标准值对比，看是否一致。

为什么会有差别？

完成实习报告

提问学生回答

引导学生边看多媒体课件，边观察、思考

学生练习

指导学生操作

小组学生轮流练习并指导操作

4′

21′

20′

29′

15′

1′

板

书

设

计

三、用万用表测直流电压

教学小结

课时计划

授课班级

授课时间

课型

新授课

第13、14课时

课题

模块三数控机床常用低压电器

教学方法

讲授法演示法

教学目标

认知

了解低压电器的作用和分类、电磁式低压电器的基本结构与工作原理

技能

培养学生对低压电器的认知能力

情感

对学生进行就业教育

教

材分析

重点

低压电器的分类、电磁式低压电器的基本结构

难点

对电磁式低压电器工作原理的理解

关键

结合典型实例分析

教具资料

多媒体课件

教学环节

教师讲授、指导内容

学生活动

时间

分配

组织教学

复习

新课

练习

新课

练习

小结

1.数控机床加工过程及特点2.数控机床电气控制系统组成

模块三数控机床常用低压电器

单元一低压电器基础知识

一、低压电器的作用和分类

1.低压电器

低压电器是工作在交流1200V或直流1500V以下的电路，起着控制、转换、检测、调节、指示和保护等作用的电器设备。

2.低压电器作用（结合实际讲解）

（1）控制作用控制电路的通断和电器设备的起、停。

（2）转换作用控制电器设备转换。

（3）检测作用利用仪表对设备、电网测量

（4）调节作用有调压、限流和调速等。

（5）指示作用检测电器设备工作情况等。

（6）保护作用有过载保护、短路保护和漏电保护等。

3.低压电器分类（举例说明）

按用途分，可分为：

（1）控制电器有开关电器、接触器、继电器、电磁起动器等。

（2）保护电器有熔断器、电流继电器、热继电器等。

（3）执行电器有电磁阀、电磁离合器等。

4.对低压电器的要求

二、电磁式低压电器的基本结构与工作原理

电磁铁、接触器和继电器都属于电磁式低压电器。

以接触器为例进行研究。

1.基本结构

（1）电磁机构由线圈、铁心和衔铁等组成。

（2）触点系统是电磁式低压控制电器的执行部件

（3）灭弧装置双触点电动力灭弧

（4）固定支架为电磁机构、触点系统和灭弧装置等提供支撑、固定和保护等。

1.何为低压电器？

有哪几种类型？

2.简述接触器结构。

提问学生回答

指导学生看书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考

学生练习指导学生看书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考

学生练习

4′

21

20′

10′

19′

15′

1′

板

书

设

计

一、数控机床加工过程及特点

二、数控机床电气控制系统组成及工作过程

三、数控机床电气控制系统分类

教学小结

课时计划

授课班级

授课时间

课型

新授课

第15、16课时

课题

电力开关电器一、低压隔离开关

（一）刀开关

教学方法

讲授法演示法

教学目标

认知

了解刀开关的作用、分类和技术参数，会选择和安装刀开关。

技能

培养学生对刀开关的认知能力

情感

对学生进行就业教育

教

材分析

重点

刀开关的作用、选择和安装

难点

如何选择刀开关

关键

结合典型实例分析

教具资料

多媒体课件

教学环节

教师讲授、指导内容

学生活动

时间

分配

组织教学

复习

新课

练习

新课

练习

小结

作业

1.何为低压电器？

有哪几种类型？

2.简述接触器结构

学习单元二电力开关电器一、低压隔离开关

（一）刀开关（举例说明）

1.刀开关的作用

刀开关又叫闸刀开关，是结构最简单的一种手动电器。

2.刀开关的分类

按刀的极数分，可分为：

单极、双极和三极（见实物和图）。

按操作方式分，可分为：

手柄操作式、杠杆操作式和旋转操作式。

3.刀开关的结构与图形符号

刀开关是按系列化生产的。

常用的产品有：

HK系列胶盖闸刀开关、HH系列铁壳开关（熔断器式刀开关）。

下面先讨论胶盖闸刀开关。

（1）结构由手柄、动刀、静夹座、绝缘底座（绝缘底板）和绝缘胶盖等组成（见实物和图）。

（2）安装静夹座的接线柱与电源进线相连接，动刀的接线柱与电源输出线相连接。

二者不能接反。

应垂直后水平安装，且静夹座位于上方，以保证操作者的人身安全。

（3）刀开关的图形符号文字符号：

QS。

图形符号：

如图所示

4.刀开关的主要技术参数

（1）额定电压

（2）额定电流（3）通断能力

5.刀开关的选用（结合实际讲解）

（1）确定刀开关的结构形式

（2）确定刀开关的规格选取原则：

（作业）

1）刀开关的额定电压≥电路的额定电压

2）刀开关的额定电流≥K×电路的工作电压

系数K的确定：

电阻性负载（如电饭锅、白炽灯等），且散热条件好，K=1；电感性负载，不频繁启动（如水泵用电动机），且散热条件差，K=2；电感性负载，频繁启动（如机床用电动机），且散热条件差，K=3～4。

6.使用刀开关的注意事项见补充题1、2

提问学生回答

指导学生看书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考

学生练习

指导学生看书与分析

演示多媒体课件，引导学生观察、思考

学生练习

4′

21′

20′

30′

14′

1′

板

书

设

计

电力开关电器一、低压隔离开关

（一）刀开关

教学小结